高壩洲電廠同步相量測量裝置的故障及處理

張皓珣，辛 欣，王 靚，項文求

(1.湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000；2.廣田豐投資集團有限公司，廣東 廣州 510627)

湖北清江高壩洲水力發(fā)電廠位于湖北省宜昌市宜都市內(nèi)，是湖北清江梯級水電站中的最下游一級，建成于1999年，安裝有3臺軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機，單臺機組額定容量為90 MW。作為隔河巖電站的反調(diào)節(jié)電站，高壩洲水電廠在電力系統(tǒng)中擔(dān)負部分基荷和峰荷。

高壩洲電廠同步相量測量裝置(PMU)于2017年完成更新改造，主要用于電力系統(tǒng)同步相量測量，以及暫態(tài)和動態(tài)過程的記錄和上送。通過高速通信網(wǎng)絡(luò)向WAMS主站上送實時數(shù)據(jù)、動態(tài)錄波數(shù)據(jù)和暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)，實現(xiàn)區(qū)域大電網(wǎng)的動態(tài)監(jiān)測、事故分析和安全預(yù)警。

1 高壩洲電廠PMU的配置及功能

高壩洲水力發(fā)電廠同步相量測量裝置包括：同步相量采集屏和同步相量數(shù)據(jù)集中處理屏，采用分布式方式布置[1]，如圖1所示。

圖1 高壩洲電廠PMU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 同步相量采集屏的配置及功能

同步相量采集屏安裝在3號機組單元控制室，配置3臺PCS-996B相量采集單元，采集3臺機組機端三相電壓、電流量及勵磁電壓、勵磁電流、導(dǎo)葉開度信號、機組功率等，通過光纜將實時數(shù)據(jù)上送到同步相量數(shù)據(jù)集中處理屏。

1.2 同步相量數(shù)據(jù)集中處理屏的配置及功能

同步相量數(shù)據(jù)集中處理屏安裝在開關(guān)站線路保護室內(nèi)，包含：

1)配置2臺PCS-996A相量采集單元，測量高柑I回線、高柑II回線三相電壓、電流量；

2)配置2臺PCS-996G同步相量數(shù)據(jù)集中器，接收采集單元(PCS-996A/B)輸出的數(shù)據(jù)，進行集中處理，并向WAMS主站上送實時數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)(動態(tài)錄波數(shù)據(jù)和暫態(tài)錄波數(shù)據(jù))；

3)配置1臺PCS-9785D(GPS+北斗)對時單元，完成站內(nèi)所有采集裝置的同步對時；

4)配置2臺PCS-9882ED網(wǎng)絡(luò)交換機，具有光口和電口兩種接口方式，用于將集中器收集的信號傳輸?shù)絎AMS主站。

2 高壩洲電廠PMU日常維護

PCS-996系列PMU裝置人機交互界面友好，能夠通過裝置面板指示燈顯示，裝置液晶面板菜單操作以及在調(diào)試計算機中安裝PCS-PC5.0軟件來完成設(shè)備日常巡查、維護。

高壩洲電廠通過光纖將PMU數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C機房，配備1臺專用電腦安裝PCS-PC5.0軟件實現(xiàn)裝置遠程維護。軟件與裝置成功連接后，利用本軟件，可實現(xiàn)定值修改、狀態(tài)查看、報告查看以及PMU設(shè)備的重啟操作等[2]，此菜單與裝置液晶中菜單一致(見圖2)。

圖2 PCS-PC5.0調(diào)試軟件中查看PMU裝置狀態(tài)

3 高壩洲電廠PMU在運行中的問題及處理

高壩洲電廠PMU裝置投產(chǎn)運行至今出現(xiàn)了一些問題，通過系統(tǒng)集成商和電廠技術(shù)人員共同努力，電廠PMU裝置運行逐漸趨于穩(wěn)定[3]。

3.1 PMU通信異常

高壩洲電廠PMU信息傳輸采用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信方式，與WAMS主站采用雙通道通訊，雙通道獨立運行。PMU投運至今，通道質(zhì)量良好，但是曾出現(xiàn)過電廠PMU與WAMS主站雙通道(通道A及通道B)通訊異常的告警?，F(xiàn)象為PMU數(shù)據(jù)上送WAMS主站不可用，數(shù)據(jù)上送為時斷時續(xù)。

查看本地PMU裝置，PMU信號采集正常，數(shù)據(jù)能夠正常上送至2臺數(shù)據(jù)集中器。通過重啟PMU數(shù)據(jù)集中器后，通道A通訊狀態(tài)為時斷時續(xù)，通道B短時恢復(fù)通訊，但數(shù)據(jù)可用狀態(tài)時斷時續(xù)。聯(lián)系系統(tǒng)集成商現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)人員，對方告可能是PMU裝置配置文件或鏈路上縱向加密裝置配置文件的問題，建議由WAMS主站側(cè)手動召喚PMU通訊配置文件(CFG2)。重新召喚后，通道A通訊狀態(tài)為時斷時續(xù)，通道B通訊恢復(fù)正常，但數(shù)據(jù)狀態(tài)可用。

通過多次聯(lián)系系統(tǒng)集成商現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)人員，了解到PCS-996型PMU裝置是按照1臺數(shù)據(jù)集中器正常運行，另1臺數(shù)據(jù)集中器冷備運行的工作模式設(shè)計。調(diào)整后，電廠PMU與WAMS主站雙通道通訊均恢復(fù)正常，數(shù)據(jù)可用狀態(tài)正常。

為防止運維人員在開關(guān)站停電檢修期間，錯誤投上PMU裝置備用集中器，電廠已在PMU集中器上增加了相關(guān)提醒標(biāo)識。

3.2 PMU裝置CFG2下發(fā)非法

PCS-996型PMU裝置CFG文件為點表文件，正常運行時，要求WAMS主站與現(xiàn)場主機CFG文件保持一致。PMU配置文件的上傳與下發(fā)是通過現(xiàn)場主機向主站上送一個CFG1文件，再由主站下發(fā)一個CFG2文件。當(dāng)CFG1和CFG2有效狀態(tài)均顯示為1時，PMU裝置才能夠與主站正常通訊。

PMU投運初期，運維人員巡檢發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中器面板上有報警信號，顯示：CFG2下發(fā)非法，進一步檢查發(fā)現(xiàn)“下發(fā)CFG2有效狀態(tài)=0”、“數(shù)據(jù)管道連接狀態(tài)=0”、“實時數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)=0”。查詢PMU裝置通訊日志文件mlog1.txt，文件中出現(xiàn)以下重復(fù)命令，見表1。

表1 日志文件mlog1.txt

根據(jù)表1可知，CFG2下發(fā)非法與2號機組3個模擬量變量名無效有關(guān)。

將3臺機組的定值導(dǎo)出為EXCEL文件后，對各項變量仔細核對，沒有發(fā)現(xiàn)變量重復(fù)配置、定值設(shè)置錯誤等情況。

打開PCS-PC 5.0調(diào)試軟件，采用IEC103工具在線對狀態(tài)量進行查看。對比3號機組變量SPO和RS0，發(fā)現(xiàn)在定值配置過程中，將變量SP“0”中的數(shù)字“0”錯誤配置成了英文字母“O”。

將表1中顯示的無效英文變量均進行修改，并重啟PMU裝置更新配置文件后，CFG2下發(fā)非法告警消失，CFG2有效狀態(tài)恢復(fù)為1。

3.3 PMU裝置軟件老化

近期，高壩洲電廠調(diào)度接入網(wǎng)縱向加密認證裝置頻繁出現(xiàn)告警，如表2所示。聯(lián)系系統(tǒng)集成商現(xiàn)場調(diào)試技術(shù)人員，了解到該告警原因是由PMU定期PING PMU裝置網(wǎng)關(guān)所造成。

表2 高壩洲電廠調(diào)度接入網(wǎng)縱向加密認證裝置告警信息

根據(jù)上級調(diào)度要求，ICMP鏈路ping網(wǎng)關(guān)的策略目前已經(jīng)被認定是不合規(guī)的。而當(dāng)前高壩洲電廠PMU裝置軟件版本為2.14，需要通過定期ping網(wǎng)關(guān)防止mac地址老化。為解決該問題，電廠聯(lián)系PMU系統(tǒng)集成商，將PMU裝置由2.14版本升級為2.15版本。升級后：

1)由PING網(wǎng)關(guān)模式改為定期ARP網(wǎng)關(guān)模式，PMU裝置通過arp獲取mac地址；

2)使用專用的線程連接主站數(shù)據(jù)端口，避免主站數(shù)據(jù)端口異常引起的線程堵塞；

3)默認關(guān)閉PMU裝置FTP和TELNET端口，可通過PMU裝置液晶調(diào)試命令打開FTP端口。

4 結(jié) 語

高壩洲電廠PMU裝置從2017年投運以來，硬件設(shè)備可靠性良好，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集正常及上送通道可靠。但是投運期間也出現(xiàn)了一些問題，造成與WAMS主站雙通道通訊異常、數(shù)據(jù)上送不可用的情況。通過優(yōu)化電廠PCS-996裝置2臺集中器運行模式，更新CFG2配置文件，完成系統(tǒng)軟件升級，當(dāng)前高壩洲電廠PMU裝置運行穩(wěn)定，能滿足上級調(diào)度工作要求，可為類似的項目提供經(jīng)驗。